هزینه های ناشی از خوردگی (1)

1-    مقدمه
مطالعات نشان داده‌ اند که خوردگی سازه‌های فلزی تاثیر قابل ملاحظه‌ای بر اقتصاد کشورها دارد. این هزینه‌ها در حوزه‌هایی مانند سازه‌های زیربنایی، حمل و نقل، صنایع همگانی، تولیدات و صنایع نظامی نمایان می‌شود.

اولین مطالعه در زمینه هزینه خوردگی در سال 1949 بوسیله پرفسور اولیگ (استاد دانشگاه MIT) ارائه شد که کل هزینه خوردگی را با کمک جمع هزینه مواد، عملیات‌های مربوط و هزینه‌های مربوط به کنترل خوردگی تخمین زد. گزارش پرفسور اولیگ (Uhlig) اولین گزارشی بود که باعث توجه به اهمیت خوردگی در اقتصاد شد. در سال 1960 اولین مطالعات (بعد از تخمین‌های پروفسور اولیگ) برای بررسی هزینه خوردگی در آمریکا انجام شد. در این سال مشخص شد که هزینه خوردگی در حدود 4% تولید ناخالص ملی است. براساس تحقیق دیگری در همان سال، هزینه‌های خوردگی در انگلستان نیز تقریباً مقداری مشابه بدست آمد.

این گزارش باعث شد تا سال 1980 چندین گزارش در کشورهای مختلف مثل آمریکا، انگلیس و ژاپن در ارتباط با اقتصاد خوردگی ارائه شود. در سال 1975 هزینه خوردگی آمریکا 70 میلیارد دلار در سال محاسبه شد که 2،4 درصد درآمد ناخالص ملی (GNP) بود گزارش ملی ژاپن که در سال 1977 ارائه شد حدود 1 تا 2 درصد درآمد ناخالص ملی برای هزینه‌های خوردگی در آن کشور را نشان می‌داد. براساس گزارش سال 1998 در آمریکا هزینه خوردگی 3.2 درصد (GNP) برآورد شد که در همین سال هزینه مستقیم خوردگی برای ژاپن حدود 0.77 درصد (GNP) بدست آمد. با توجه به شرایط اقلیمی و تنوع آب وهوایی ایران، مناطق خورنده زیادی در کشور وجود دارد. خلیج فارس و دریای عمان یکی از خورنده‌ترین آب‌های دنیا می‌باشند. تجهیزاتی که در این آب‌ها کار می‌کنند (اعم از تجهیزات ثابت مانند اسلکه‌های نفتی و سکوها و تجهیزات متحرک مثل نفت‌کش‌ها، ناوها و ناوچه‌های جنگی) تحت شدیدترین خوردگی‌ها قرار دارند. در مرکز ایران محیط کویری و صنعتی و در شمال اتمسفر بارانی، شرایط مناسبی برای خوردگی تجهیزات فراهم آورده اند.
متاسفانه در ایران برروی آمار خوردگی فعالیت زیادی انجام نشده و آماری رسمی در این زمینه وجود ندارد. اما بر اساس شواهد می‌توان اذعان نمود که هزینه‌های خوردگی در ایران اعدادی نجومی خواهد بود، چراکه اولا در اکثر صنایع مقوله خوردگی کاملا ناشناخته بوده و از روش‌های پیشگیری استفاده نمی‌شود. ثانیا اگر خوردگی در صنعتی شناخته شده باشد از روش‌های پیشگری قدیمی و هزینه‌بر برای مقابله با آن استفاده می‌شود. بنابراین تخمین‌ها برای هزینه خوردگی می‌تواند بیش از 5 درصد درآمد ناخالص ملی در کشور باشد.
2-  مروری بر هزینه‌های خوردگی در صنایع مختلف

همانطور که گفته شد خوردگی پدیده‌ای است که در اکثر محیط‌ها اتفاق می‌افتد، از این‌رو هیچ صنعتی نمی‌تواند از هزینه‌های خوردگی در امان باشد. نفت، گاز و پتروشیمی، کارخانجات و صنایع سنگین تولیدی (ذوب آهن، فولادسازی و غیره)، حمل و نقل و آب و فاضلاب، از جمله صنایعی هستند که به‌شدت با این پدیده دست به گریبانند. در این بخش سعی شده است که هزینه‌های خوردگی در هر صنعت به‌صورت تفکیک شده ارائه شود، و در هر مورد در صورت امکان مثالی ذکر شود. باید توجه داشت که هزینه‌های خوردگی شامل مراحل طراحی- مهندسی، انتخاب مواد، نگهداری و تعویض خواهد بود.

2-1  اکتشاف و استخراج نفت و گاز:

تجهیزات حفاری، لوله‌های سطحی، مخازن تحت فشار و تانک‌های ذخیره نفت و گاز تحت خوردگی داخلی با نفت و آبی که شامل CO2 و H2S هستند می‌باشد. کنترل خوردگی داخلی در این حالت فاکتور بسیار مهمی است. نفت موجود در مخازن، بسته به شرایط مخزن نفت، میزان خورندگی متفاوتی خواهد داشت (از حالت بسیار خورنده مثل نفت ایران تا حالت خورندگی بسیار پایین مثل نفت برنت)، ولی آب موجود در مخازن که Co2 و H2S حل شده را به همراه‌ دارد، بسیار خورنده است. علاوه‌بر این میکروارگانیسم‌ها می‌توانند به دیواره لوله‌ها حمله کرده و باعث خوردگی شود. خوردگی خارجی در این صنعت همانند دیگر صنایع است و هزینه‌های آن بسیار پایین‌تر است.

2-2  پالایشگاه نفت

ایران دارای 9 پالایشگاه نفت است. بر اساس آمار غیررسمی، با هزینه‌های خوردگی در پالایشگاه‌های ایران هر 2 سال یک‌بار می‌توان یک پالایشگاه جدید ساخت. به علت هزینه‌های بالای پالایشگاه، قیمت تمام شده محصولات نیز بالا بوده و سود کمی عاید پالایشگاه‌ها می‌شود.

یک پالایشگاه دارای بیش از 3000 مخزن عملیاتی با سایز،‌ شکل، فرم و عملکرد متفاوت است، به‌علاوه هر پالایشگاه دارای حدود 3200 کیلومتر خطوط لوله است که اکثراً در زیر زمین کار گذاشته شده و غیرقابل دسترس است.

داخل این مخازن و لوله‌ها، مواد خورنده از قبیل آب و نفت قرار دارد. خارج آنها در تماس با اتمسفر و یا خاک است. هر بشکه نفت تصفیه شده حدود Lit8 آب بسیار خورنده که حاوی H2S و Co2 است تولید می‌کند، علاوه‌بر این در طول پروسه پالایش اسیدکلریدریک نیز تولید می‌شود که این اسید نیز خورندگی بسیار بالایی روی تجهیزات ایجاد می‌کند. و همچنین اسید نفتانیک موجود در نفت نیز باعث خوردگی داخلی در مخازن و لوله‌ها می‌شود.

مخازن نگهداری نفت بر روی زمین و لوله‌های انتقال آب زیرِ زمین قرار دارند؛ از این‌رو خوردگی خارجی برای مخازن و لوله‌ها مطرح می‌شود که می‌توان از حفاظت کاتدی بهره جست.

2-3  صنایع شیمیایی، پتروشیمی و دارویی

نوع خوردگی‌هایی که در این 3 صنعت اتفاق می‌افتد اکثراً شبیه هم هستند. رایج‌ترین انواع خوردگی عبارتند از: ترک خوردگی کلرایدی، اکسیداسیون، سولفیداسیون، خوردگی در عایق‌های حرارتی و ترک‌خوردگی آمونیاکی.
در صنعت دارویی، خوردگی در ذرات آهن موجود در دیواره‌های مخازن، آستر شیشه‌ای و عایق‌ها اتفاق می‌افتد. معمولاً 45 درصد آسیب‌ها در این 3 صنعت از بابت خوردگی است، لوله‌ها، تانک‌ها، راکتور، شفت‌ها، برج‌ها، کمپرسورها، مبدل‌های حرارتی، گرمکن و بویلر تجهیزاتی هستند که به‌طور مرتب از سرویس خارج می‌شود.
در صنایع داروسازی به‌ علت وجود ترکیبات کلر‌دار در داروهای مختلف، میزان خورندگی تجهیزات بالا می‌باشد و ترک‌خوردگی کلریدی به‌وجود می‌آید. در صنایع شیمیایی و پتروشیمی به علت استفاده از مواد خام اولیه خورنده مثل نفت خام، اسید‌ها و بازها در مخازن نگه‌داری، لوله‌ها و تانک‌ها خورندگی شدیدی اتفاق می‌افتد.

2-4  هزینه خوردگی در صنعت حمل و نقل:

صنعت حمل و نقل بخشی از صنعت می‌باشد که شامل وسایل نقلیه و تجهیزات مورد استفاده برای جابه‌جایی افراد و محصولات (مانند اتومبیل، کشتی، هواپیما و غیره) می‌شود. مطالعات نشان می‌دهد که در آمریکا هزینه خوردگی در صنعت حمل و نقل، 5/21 درصد کل هزینه‌ها است.

صنعت حمل و نقل را به 5 دسته وسایل نقلیه موتوری، کشتی‌ها، هواپیما، حمل و نقل ریلی و حمل و نقل مواد خطرناک می‌توان تقسیم کرد. در این بخش به توضیح مختصری در دو مورد اول بسنده می‌کنیم:
2-4-1 وسایل نقلیه موتوری:

هزینه‌های خوردگی در این بخش دارای 3 مولفه اصلی است: (1) افزایش هزینه ساخت به علت استفاده از مواد مقاوم در برابر خوردگی (2) تعمیر و نگهداری به علت خوردگی (3) استهلاک به علت خوردگی.
این پارامترها به آب و هوا و شرایط اقلیمی یک کشور وابسته هستند، به علت تنوع آب و هوایی (شمال و جنوب کشور اتمسفر دریایی و مرکز کشور خشک و بیابانی) ایران دارای اتمسفر مستعد برای خورندگی وسایل نقلیه موتوری می‌باشد.

از دهه 70 به بعد سازندگان اتومبیل استفاده از مواد مقاوم در برابر خوردگی را افزایش داده و طراحی‌های اتومبیل را با توجه به خوردگی انجام می‌دادند. سازندگان اتومبیل مواد مورد استفاده در سیستم سوخت‌رسانی، ترمز و حتی سیستم الکتریکی ماشین را به‌خاطر خوردگی تغییر دادند. بیشتر خرابی‌ها در سیستم الکتریکی و الکترونیکی ماشین به‌خاطر خوردگی رخ می‌داده است.

در طول فرآیند طراحی باید حدالامکان از تماس دو فلز غیرمشابه و ایجاد تنش و شکاف جلوگیری شود. همچنین استفاده از مواد مقاوم در برابر خوردگی، فولادهای پوشش‌دار و پلیمرها می‌توانند در طراحی به کمک مهندسان بیایند.

2-4-2  کشتی‌ها:

خلیج فارس و دریای عمان و حتی دریاچه خزر از خورنده‌ترین آب‌های دنیا به‌شمار می‌روند. از این رو مساله خوردگی در کشتی‌هایی که در این آب‌ها حرکت می‌کنند اهمیت به‌سزایی دارد.
تاثیر هزینه‌های خوردگی از دو جهت برای کشتی‌ها اهمیت دارد:

الف) هزینه مهندسی خوردگی و مواد اضافه شده برای حفاظت از خوردگی در ساخت یک کشتی جدید: این هزینه‌ها شامل مواد مقاوم در برابر خوردگی، پوشش‌ها و نصب سیستم‌های حفاظت کاتدی در طول ساخت است.
ب) هزینه‌های تعمیر، نگهداری و خوابیدن یک کشتی به علت خوردگی: این هزینه‌ها شامل تعویض فولاد بدنه و سایر قطعات که خوردگی زیادی داشته‌ اند، برداشتن پوشش خورده شده و اعمال پوشش جدید و نصب تجهیزات اضافی حفاظت کاتدی می‌باشد.

2-5  هزینه‌ خوردگی در سیستم آب آشامیدنی

این بخش از صنعت نیز از خوردگی مصون نیست؛ تجهیزات و لوله‌های مورد استفاده در این صنعت در تماس با آب و خاک هستند که هر دو محیطی خورنده به‌حساب می‌آیند.

هزینه‌های خوردگی در این بخش صنعت را می‌توان به 3 دسته تقسیم‌بندی کرد: 1- هزینه جایگزینی سازه‌های فرسوده (تعویض لوله‌ها، تانک‌ها و قطعات مورد استفاده در تصفیه‌خانه‌ها) 2- هزینه‌های پیش‌گیری و حفاظت 3- هزینه‌های هدر رفتن آب (به خاطر شکست لوله، تانک و سایر قطعات).

در حدود 50 درصد هزینه‌هایی که برای تعمیر و نگهداری و بهره‌برداری در سیستم آب‌رسانی کشور صرف می‌شود ناشی از هزینه‌های خوردگی می‌باشد.

مورد سوم یعنی هزینه‌های هدر رفتن آب در کشور، چندان مورد توجه متولیان قرار نگرفته است. این امر شاید به‌دلیل بی‌اهمیت جلوه کردن هدر رفتن آب از دید سازمان آب و فاضلاب باشد. بر اساس آمار، در آمریکا حدود 15 درصد آب تصفیه شده هدر می‌رود و این رقم در ایران حدود 30 درصد می‌باشد.
سیستم انتقال و توزیع آب را می‌توان با کمک پوشش‌های سیمانی بر روی لوله‌های فولادی از خوردگی داخلی حفاظت نمود. حفاظت از خوردگی خارجی را هم می‌توان به کمک پوشش‌ها و حفاظت کاتدی انجام داد.

علاوه‌بر موارد ذکر شده خوردگی در صنایع تولید و انتقال برق، شبکه‌های انتقال گاز، مخابرات و اسکله‌های دریایی در فرودگاه‌ها، بزرگراه‌ها، خطوط راه‌آهن، صنایع نظامی، نیروگاه اتمی، کارخانجات تولید کاغذ، صنعت کشاورزی، صنعت الکترونیک و حتی معادن اتفاق می‌افتد.

3-  نتیجه‌گیری

با آمار و ارقامی که در بالا به آن اشاره شد پی می‌بریم که هزینه‌های خوردگی در کشورها حجم بسیار بالایی از سرمایه‌های ملی را در برمی‌گیرد.

با نیم نگاهی کوتاه به تجربه دیگر کشورها، ملاحظه می‌شود که بسیاری از کشورها در حال حاضر تمهیدات مناسبی را جهت مقابله با آسیب‌های ناشی از خردگی اندیشیده و به‌کار می‌گیرند.

به‌عنوان مثال ارتش آمریکا در سال 2001 با تبلیغات وسیع اعلام کرد که هزینه‌های خوردگی در ارتش از 10 میلیارد دلار در سال 2000 به 8 میلیارد دلار در سال 2001 کاهش پیدا کرده است.

یک نیاز اساسی که متخصصین خوردگی در آمریکا احساس کردند، انجام مطالعات سیستماتیک برای تخمین هزینه خوردگی فلزی بر اقتصاد آمریکا و تدوین یک استراتژی برای کاهش هزینه‌های خوردگی بوده است. در همین راستا براساس گفتگوهای انجام گرفته بین جامعه مهندسان خوردگی آمریکا (NACE) و اعضای کنگره و وزارت حمل و نقل طرح اصلاحی برای هزینه خوردگی در حمل و نقل در قرن 21 ارائه شد که در 1998 مورد پذیرش کنگره قرار گرفت.

در سال 2001 پروژه هزینه‌های خوردگی Corrosion Cost)) در آمریکا ارائه شد که در این گزارش هزینه مستقیم خوردگی با تحلیل 26 بخش از صنعت که اطلاعات کاملی از خوردگی داشتند انجام گرفت و اطلاعات استخراجی با برون‌یابی نتایج برای کل بخش‌های کشور تعمیم داده شد. در نهایت کل هزینه مستقیم خوردگی تخمین زده شده 276 میلیارد دلار در سال که معادل 1،3 درصد کل GNP آمریکا بود. همچنین هزینه‌های غیرمستقیم خوردگی نیز به‌صورت محافظه‌کارانه معادل هزینه‌های مستقیم لحاظ شد. از این‌رو می‌توان گفت هزینه کلی وارد بر آمریکا از بابت خوردگی بیش از 6 درصد GNP خواهد بود.
اکثر متخصصین کشور معتقدند که ما ابتدا نیاز به یک حرکت اساسی در زمینه تهیه آمار کاملا رسمی در زمینه خوردگی داریم، تا ابعاد خوردگی در تمام صنایع به‌طور کامل مشخص شود. در مرحله بعد می‌توان با تدوین استراتژی پیشگیری از خوردگی با کمک مجلس، صنایع را ملزم کرد تا یک‌سری حداقل‌ها را در زمینه خوردگی در مدیریت خود لحاظ نمایند.

استراتژی‌های پیشگیری می‌تواند شامل موارد زیر باشد:

* افزایش آگاهی از هزینه‌های بالای خوردگی و پتانسیل‌های کاهش هزینه.

* تغییر این نگرش غلط ‌که کاری در مورد کاهش هزینه‌های خوردگی نمی‌توان انجام داد.

* تغییر سیاست‌ها، قوانین، استانداردها و تمرین مدیریت تا جایی‌که هزینه‌های خوردگی را از طریق مدیریت اثربخش خوردگی کاهش دهیم.

* افزایش آموزش و مهارت کارمندان به‌منظور شناخت و شناسایی روش‌های کنترل خوردگی.

* بازنگری در فرآیند طراحی محصولات در راستای جلوگیری از افزایش هزینه‌های خوردگی.

* طراحی و تدوین متدهای پیش‌بینی پیشرفته در عمر محصول و تشخیص در حین فرآیند.

* ایجاد فناوری‌های پیشرفته کنترل خوردگی که از تحقیقات به‌وجود می‌آید.
 

منبع:شبکه تحلیلگران تکنولوژی ایران

 

 دانلود فایل ورد هزینه های خوردگی از اینجا